左手を使って東大物理の電磁気学を解こう！第2問Ⅰ(1)(2)
東大問題を解いたことがありますか？
みなさんは東大物理に挑戦したことはありますか？
代々木ゼミナールのサイトで、2015年の東京大学前期日程の問題がのっていました。
取り組んでみると、意外におもうかもしれません。
普段の授業や教科書にのっている問題と似ていたり。
とくに大問の中のはじめの（１）〜（３）なんか、大して難しい問題ではありません。
さっそくやってみてほしいと思います。問題はこちらの代々木ゼミナールのサイトから御覧ください。
解説ものっているのですが、ぼくの説明の方法で、図を多くして解説を行いたいと思います。 今日から第２問をやっていきましょう。
第２問 Ⅰ(1)(2) Ⅱ・Ⅲ Ⅳ(1)(2) (3)(4) 東大物理に戻る
第２問
Ⅰ(1)
磁場の中を金属棒が動くと、その棒には誘導起電力が発生します。今回動いているのは棒１のみですから、棒１が電池になり、その他の棒には電流が流れます。まずは誘導起電力の大きさを求めてから、電流の大きさを調べていきましょう。
磁場を垂直につらぬく速度成分を抜き出すと、次の図１のようにucosθとなります。
図１
導体棒の誘導起電力の公式V=Blvより、
V = Bl(ucosθ)
また電流の流れる方向は、導体棒の中にあるプラスの荷電粒子にはたらくローレンツ力から考えると、親指が奥向きをむくので、手前から奥の方向にむかって力をうけることがわかりますね（本来は自由電子であるマイナスの荷電粒子が動きますが、わかりやすくするためプラスで考えています）。
これらのことから誘電起電力や抵抗を使って回路を描き直す、次の図２のようになります。
図２
それでは流れる電流を求めてみましょう。棒１と・棒２の閉回路を考えるとキルヒホッフの法則より、
これをIについてとくと、
となります。
(2)
一定の速さで動いているということは、棒１において力がつりあっていることを示します。力のつり合いの式からuを調べてみましょう。棒１にはたらく力をすべてかいてみましょう。重力、垂直抗力、そして電流が磁場から受ける力の３つですね。
図３
斜面方向の力のつり合いをたてます。
mgsinθ=LIBcosθ
斜面下方向の力＝斜面上方向の力
Iについてとくと、
となります。(1)の式の右辺と(2)の式の右辺を等式で結べば、
これをuについて解くと、
となります。
次回に続きます
第２問 Ⅰ(1)(2) Ⅱ・Ⅲ Ⅳ(1)(2) (3)(4) 東大物理に戻る
科学のタネを発信中！
ニュースレターを月１回配信しています。
[subscribe2]
フェイスブックページ（科学のネタ帳）の登録はこちらから
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
